Clash of Titans:Den här konstnärens illustration skildrar kollisionen mellan två 125 mil breda isiga, dammiga kroppar som kretsar kring den ljusa stjärnan Fomalhaut, ligger 25 ljusår bort. Kredit:ESA, NASA och M. Kornmesser
Det astronomer trodde var en planet bortom vårt solsystem har nu till synes försvunnit ur sikte, vilket tyder på att det som förebådades som en av de första exoplaneterna som någonsin upptäckts med direkt avbildning sannolikt aldrig existerade.
Två astronomer vid University of Arizona drar slutsatsen att NASA:s rymdteleskop Hubble istället tittade på ett expanderande moln av mycket fina dammpartiklar från två isiga kroppar som krossade i varandra. Hubble kom för sent för att bevittna den misstänkta kollisionen men kan ha fångat dess efterdyningar. Planeten som saknas i aktion sågs senast kretsa runt stjärnan Fomalhaut, 25 ljusår bort.
"Dessa kollisioner är ytterst sällsynta och så det här är en stor sak att vi faktiskt får se bevis på en, sa Andras Gaspar, en assisterande astronom vid University of Arizonas Steward Observatory och huvudförfattare till en forskningsartikel som tillkännager upptäckten. "Vi tror att vi var på rätt plats vid rätt tidpunkt för att ha sett en sådan osannolik händelse med NASA:s rymdteleskop Hubble."
"Stjärnsystemet Fomalhaut är det ultimata testlabbet för alla våra idéer om hur exoplaneter och stjärnsystem utvecklas, " tillade George Rieke, en Regents professor i astronomi vid Steward Observatory. "Vi har bevis på sådana kollisioner i andra system, men ingen av denna storleksordning har observerats i vårt solsystem. Det här är en ritning av hur planeter förstör varandra."
Den misstänkta exoplaneten, heter Fomalhaut b, tillkännagavs först 2008, baserat på data från 2004 och 2006. Det var tydligt synligt i flera år av Hubble-observationer, vilket avslöjade att det var en rörlig prick. Tills dess, bevis för exoplaneter hade för det mesta härletts genom indirekta detektionsmetoder, som subtila fram och tillbaka stjärnvubblor och skuggor från planeter som passerar framför deras stjärnor.
Till skillnad från andra direkt avbildade exoplaneter, dock, pussel uppstod med Fomalhaut f. Objektet var ljust i synligt ljus - mycket ovanligt för en exoplanet, som helt enkelt är för liten för att reflektera tillräckligt med ljus från sin värdstjärna för att kunna ses från jorden. På samma gång, den hade ingen detekterbar infraröd värmesignatur — igen, mycket ovanligt, som en planet borde vara tillräckligt varm för att lysa i det infraröda, speciellt en ung som Fomalhaut f. Astronomer förmodade att den extra ljusstyrkan kom från ett enormt skal eller ring av damm som omgav planeten som kan ha varit kollisionsrelaterad.
"Vår studie, som analyserade alla tillgängliga arkivdata från Hubble om Fomalhaut, avslöjade flera egenskaper som tillsammans målar en bild av att det planetstora objektet kanske aldrig har funnits i första hand, sa Gaspar.
Teamet betonar att den sista spiken i kistan kom när deras dataanalys av Hubble-bilder tagna 2014 visade att föremålet hade försvunnit, till deras misstro. Lägger till mysteriet, tidigare bilder visade att objektet bleknade kontinuerligt med tiden, de säger.
Detta diagram simulerar vad astronomer, studerar Hubble Space Telescope-observationer, tagit under flera år, överväg bevis för den första upptäckten någonsin av efterdyningarna av en titanisk planetarisk kollision i ett annat stjärnsystem. Den färgtonade Hubble-bilden till vänster är av en stor ring av isigt skräp som omger stjärnan Fomalhaut, ligger 25 ljusår bort. Stjärnan är så lysande att en svart ockultskiva används för att blockera dess bländning så att dammringen kan fotograferas. 2008, astronomer såg vad de trodde var den första direkta bilden av en planet som kretsade långt från stjärnan. Dock, senast 2014, planetkandidaten bleknade under Hubbles upptäckt. Den bästa tolkningen är att objektet inte alls var en färdigbildad planet alls, men ett expanderande moln av damm från en kollision mellan två mindre kroppar, var och en cirka 125 mil tvärs över. Diagrammet till höger är baserat på simulering av det expanderande och blekande molnet. Molnet, gjord av mycket fina dammpartiklar, beräknas för närvarande vara över 200 miljoner miles tvärs över. Smashups som denna beräknas hända runt Fomalhaut en gång var 200, 000 år. Därför, Hubble tittade på rätt plats vid rätt tidpunkt för att fånga denna övergående händelse. Kredit:NASA, ESA, A. Gáspár och G. Rieke/University of Arizona
"Klart, Fomalhaut b gjorde saker som en bona fide planet inte borde göra, sa Gaspar.
Tolkningen är att Fomalhaut b långsamt expanderar från smashupen som sprängde ett skinande dammmoln ut i rymden. Med hänsyn till alla tillgängliga uppgifter, Gaspar och Rieke tror att kollisionen inträffade inte så länge innan de första observationerna gjordes 2004. Vid det här laget, skräpmolnet – som består av dammpartiklar runt 1 mikron i storlek, eller ungefär 1/50 av diametern på ett människohår – är under Hubbles detektionsgräns. Dammmolnet beräknas ha expanderat nu till en storlek större än jordens omloppsbana runt solen.
Lika förvirrande är att teamet rapporterar att föremålet är mer sannolikt på en flyktväg, snarare än på en elliptisk bana, som förväntat för planeter. Detta bygger på att forskarna lägger till senare observationer till banadiagrammen från tidigare data.
"Ett nyligen skapat massivt dammmoln, upplever avsevärda strålningskrafter från centralstjärnan Fomalhaut, skulle placeras på en sådan bana, " Sa Gaspar. "Vår modell kan naturligtvis förklara alla oberoende observerbara parametrar i systemet:dess expansionshastighet, dess blekning och dess bana."
Eftersom Fomalhaut b för närvarande är inne i en stor ring av isiga skräp som omger stjärnan Fomalhaut, kolliderande kroppar skulle sannolikt vara en blandning av is och damm, som kometerna som finns i Kuiperbältet i ytterkanten av vårt solsystem. Gaspar och Rieke uppskattar att var och en av dessa kometliknande kroppar mätte cirka 125 miles över, ungefär hälften så stor som asteroiden Vesta.
Författarna säger att deras modell förklarar alla observerade egenskaper hos Fomalhaut b. Sofistikerad modellering av hur damm rör sig över tid, gjort på ett kluster av datorer på UArizona, visar att en sådan modell kan passa kvantitativt alla observationer. Enligt författarens beräkningar, Fomalhaut-systemet, ligger cirka 25 ljusår från jorden, kan uppleva en av dessa händelser endast var 200:e, 000 år.
Gaspar och Rieke – tillsammans med andra teammedlemmar – kommer också att observera Fomalhaut-systemet med NASA:s kommande James Webb rymdteleskop under sitt första år av vetenskapsverksamhet. Teamet kommer att direkt avbilda de inre varma regionerna i systemet, och för första gången i ett annat stjärnsystem än vårt eget, de kommer att få detaljerad information om arkitekturen i Fomalhauts svårfångade asteroidbälte. Teamet kommer också att söka efter bona fide-planeter som kretsar kring Fomalhaut som fortfarande kan vänta på upptäckt.
Pappret, "Nya HST-data och modellering avslöjar en massiv planetesimal kollision runt Fomalhaut, " publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).
